Учените откриха защо Антарктида е замръзнала преди Арктика

Учените намериха ново обяснение за това защо Антарктида се е покрила с лед милиони години по-рано от Арктика. Международно проучване, публикувано в списание Science дава отговор на дългогодишна климатична загадка: как Антарктида е успяла да се сдобие с огромен леден щит в период, когато Земята е била с около 5°C по-топла, отколкото днес.

Резултатите сочат постепенното формиране на висок релеф в Източна Антарктида. С издигането на скални образования, плата и планински вериги се създадоха височини, достатъчно студени, за да може снегът и ледът да се запазват и натрупват с течение на времето. Процесът започнал след като Антарктида и Африка започнали да се раздалечават през юрския период, преди 201-143 милиона години. Мощните сили в недрата на Земята постепенно са издигнали по-голямата част от Източна Антарктида в продължение на повече от 100 милиона години, подготвяйки почвата за образуването на ледения щит преди около 34 милиона години.

„Повърхността на Антарктида постепенно се е повдигнала до такава степен, че ледът е успял да намери стабилна опора, въпреки че околните полярни океани и глобалните температури са останали изненадващо топли.“

обясни водещият автор на изследването, професорът по науки за Земята в Университета в Саутхемптън Томас Гърнон

Източноантарктическият леден щит в момента е най-големият на Земята. Той съдържа достатъчно замръзнала вода, за да повиши нивото на световния океан с около 52 метра в случай на пълно топене.

Антарктида Моделиране на 100 милиона години издигане на Антарктида

За да разберат как се е променял ландшафтът, изследователите използваха компютърни модели за реконструкция на еволюцията на повърхността на Източна Антарктида в продължение на 100 милиона години. Резултатите им показаха, че за по-голямата част от постепенното издигане е отговорен феноменът, известен като „мантийни вълни“. Мантийните вълни бяха открити наскоро от екипа на професор Гърнон. Те се разпространяват под континентите след началото на раздалечаването на тектоничните плочи и по-рано бяха свързвани с изригвания на диамантени вулкани и загадъчни фази на издигане в сърцевината на континентите.

Докато тези бавни вълни преминаваха под Източна Антарктида, те допринесоха за издигането на обширно плато, увенчано с планините Гамбурцев. Неотдавнашното откритие на мантийните вълни предостави на изследователите механизъм, обясняващ как Антарктида е достигнала височини, достатъчни за началото на заледяването. Моделирането показва, че преди около 45 милиона години големи части от Източна Антарктида са се издигнали над критичната точка (около 2 километра), необходима за развитието и разширяването на планинските ледници. С течение на времето тези ледници са се слели, образувайки Източноантарктическия леден щит.

„Установихме, че нашите модели могат реалистично да възпроизведат еволюцията на двукилометровото крайбрежно устие, издигнатото плато и вътрешните планини, което в крайна сметка е довело до възникването на Източноантарктическия леден щит.“

каза Д-р Теа Хинкс, старши научен сътрудник в Университета в Саутхемптън и съавтор на изследването Арктика Защо Антарктида е замръзнала преди Арктика

Резултатите също така могат да обяснят защо двата полярни региона са поели по различни пътища. Антарктида претърпяла силно заледяване преди около 34 милиона години, докато големите ледени щитове в Северното полукълбо се формирали едва през последните около 5 милиона години. Намаляването на нивото на въглеродния диоксид (CO₂) в атмосферата се счита широко за важен фактор, предизвикал антарктическото заледяване. Въпреки това най-ранните антарктически ледникови щитове започнали да се формират, когато глобалният климат все още бил относително мек.

„Ако намаляването на нивото на CO₂ действаше самостоятелно, би могло да се очаква полюсите да реагират по-симетрично. Вместо това Антарктида получила значително предимство, защото геоложките процеси издигнали сушата на големи височини, където е по-студено.“

обяснява професор Гърнон Как планините Гамбурцев помогнаха на леда да оцелее

Дори относително незначителни промени във височината на планините могат да определят дали снегът ще изчезне през лятото или ще се запази достатъчно дълго, за да се натрупва година след година. Допреди 50 милиона години по-голямата част от планините Гамбурцев са били с височина под 1500 метра. Преди около 34 милиона години обаче почти половината от хребета се издигнал на над 2000 метра. На такива височини условията са достатъчно студени, за да се запазят снегът и ледът през цялата година и постепенно да се превърнат в ледена шапка.

„Релефът има фундаментално значение за заледяването. Температурата на въздуха може да спада с 1°C на всеки 100 метра набрана височина.“

обяснява Д-р Гай Паксман, научен сътрудник в Кралското общество към Университета в Даръм и съавтор на изследването.

„С разширяването на ледения щит неговата светла повърхност отразяваше повече слънчева светлина обратно в космоса, което допълнително охлаждаше региона.“

добавя Д-р Филип Гудвин, физик-климатолог от Университета в Саутхемптън и съавтор на изследването

Изследователите оценяват, че този процес, известен като „ефект на леденото албедо“ е понижил глобалната температура с около 1°C. Дори това допълнително охлаждане се е оказало недостатъчно за образуването на големи ледени щитове в Северното полукълбо. Арктическите континентални масиви са останали до голяма степен свободни от лед, тъй като са се намирали на по-ниски надморски височини.

Охлаждащите обратни връзки са допринесли за разпространението на леда в Антарктида

С охлаждането на Антарктида друга обратна връзка започнала да усилва спада на температурата. По-студеният въздух може да задържа по-малко водна пара, която обикновено действа като изолиращо одеяло около Земята. С изсушаването на атмосферата този изолиращ ефект отслабваше и температурата спадаше още повече.

„Заедно тези обратни връзки позволиха на антарктическия леден щит да се разпространи от планините през целия континент, като в крайна сметка достига бреговете.“

добави Д-р Гудвин

Тези резултати могат да променят представите на учените за произхода на големите ледникови периоди. Възможно е не само климатът да определя кога се образуват ледените щитове, но и геоложките сили в недрата на Земята да трябва първо да подготвят ландшафта, като го издигнат до височини, където може да оцелее постоянен лед.